[發(fā)明專利]光點(diǎn)陣投影模組和深度相機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910038363.7
• 申請(qǐng)日: 2019-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN109739027B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高乾坤;盛贊;李驪;王行;周曉軍;楊淼;李朔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華捷艾米科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/42
• 分類號(hào): G02B27/42;G02B27/48;H04N13/271;H04N13/254;G06T7/521
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明公開了一種光點(diǎn)陣投影模組和深度相機(jī)。包括：光源，用于提供預(yù)設(shè)的第一斑點(diǎn)圖案；準(zhǔn)直透鏡，設(shè)置在所述光源的出光側(cè)，以接收所述第一斑點(diǎn)圖案并將所述第一斑點(diǎn)圖案調(diào)制為準(zhǔn)直第一斑點(diǎn)圖案；達(dá)曼光柵，所述達(dá)曼光柵設(shè)置在所述準(zhǔn)直透鏡的出光側(cè)，以接收所述準(zhǔn)直第一斑點(diǎn)圖案并將其復(fù)制擴(kuò)展，以獲得第二斑點(diǎn)圖案；投影透鏡，所述投影透鏡設(shè)置在所述達(dá)曼光柵的出光側(cè)，以接收所述第二斑點(diǎn)圖案并將所述第二斑點(diǎn)圖案按照預(yù)定比例投射至待測目標(biāo)場景。采用達(dá)曼光柵進(jìn)行點(diǎn)陣復(fù)制擴(kuò)展，可以使得光點(diǎn)陣投影模組的衍射強(qiáng)度均勻性更好，因此，深度相機(jī)具有比較統(tǒng)一的深度測量指標(biāo)，為后續(xù)應(yīng)用開發(fā)提供了更高的自由度與更精確的基礎(chǔ)參數(shù)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維深度測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光點(diǎn)陣投影模組和深度相機(jī)。

背景技術(shù)

三維深度測量技術(shù)可采集場景目標(biāo)的深度坐標(biāo)信息，為后端開發(fā)提供額外的數(shù)據(jù)處理自由度。隨著移動(dòng)終端器件與智能交互設(shè)備的普及，三維深度測量技術(shù)越來越成為新一代人機(jī)交互的核心技術(shù)，在工業(yè)檢測、安防零售、體感游戲、移動(dòng)支付和生物醫(yī)學(xué)等方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。

散斑結(jié)構(gòu)光技術(shù)是當(dāng)前廣泛采用的一種三維深度測量方案。它采用編碼后隨機(jī)、偽隨機(jī)或規(guī)則排布的斑點(diǎn)光線簇投射至具體的空間場景，通過比對(duì)特征斑點(diǎn)的變形位移計(jì)算得到場景的深度信息。投影模組將預(yù)設(shè)的散斑模式投射至實(shí)際場景，是散斑結(jié)構(gòu)光深度測量的硬件基礎(chǔ)。通常投影模組包括光源、準(zhǔn)直透鏡和衍射光學(xué)元件(DiffractiveOptical Element，DOE)。其中光源可采用邊發(fā)射激光器(Edge-Emitted Laser,EEL)或垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，波長選擇紅外波段，如940nm或者其他傳輸效率高的波段。準(zhǔn)直透鏡的作用是將光束整形，可采用單透鏡、組合透鏡、全息透鏡、微透鏡陣列或菲涅爾透鏡來實(shí)現(xiàn)。DOE為具有一定周期的衍射光柵，其功能是接收光源的照明光束并將其調(diào)制為斑點(diǎn)陣列，形成覆蓋場景物體的散斑結(jié)構(gòu)光照明。

當(dāng)前深度測量技術(shù)的應(yīng)用愈加廣泛，因此對(duì)于光點(diǎn)陣投影模組的投影質(zhì)量要求也越來越高，強(qiáng)度均勻性好、信噪比高的投影模組成為行業(yè)內(nèi)迫切的研究需求。然而當(dāng)前常用的投影模組中DOE衍射級(jí)次間的強(qiáng)度均勻性仍有不足，投影出的光斑往往中心區(qū)域與邊緣區(qū)域間強(qiáng)度值相差較大，影響了場景整體的深度獲取精度，尤其在測量較遠(yuǎn)或較近距離物體時(shí)，強(qiáng)度的非均勻性影響顯得更為突出，這大大制約了三維深度測量技術(shù)的發(fā)展。

綜上可知，在三維深度測量領(lǐng)域中，如何設(shè)計(jì)出強(qiáng)度均勻性好信噪比高的散斑投影模組成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種光點(diǎn)陣投影模組和一種深度相機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面，提供了一種光點(diǎn)陣投影模組，包括：

光源，所述光源用于提供預(yù)設(shè)的第一斑點(diǎn)圖案；

準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡設(shè)置在所述光源的出光側(cè)，以接收所述第一斑點(diǎn)圖案并將所述第一斑點(diǎn)圖案調(diào)制為準(zhǔn)直第一斑點(diǎn)圖案；

達(dá)曼光柵，所述達(dá)曼光柵設(shè)置在所述準(zhǔn)直透鏡的出光側(cè)，以接收所述準(zhǔn)直第一斑點(diǎn)圖案并將其復(fù)制擴(kuò)展，以獲得第二斑點(diǎn)圖案；

投影透鏡，所述投影透鏡設(shè)置在所述達(dá)曼光柵的出光側(cè)，以接收所述第二斑點(diǎn)圖案并將所述第二斑點(diǎn)圖案按照預(yù)定比例投射至待測目標(biāo)場景。

可選地，所述光源采用激光光源，所述激光光源包括若干個(gè)子激光光源，所述若干個(gè)子激光光源呈陣列排布。

可選地，所述達(dá)曼光柵包括沿所述光點(diǎn)陣投影模組的光軸方向依次層疊設(shè)置的若干層達(dá)曼子光柵，以實(shí)現(xiàn)滿足預(yù)設(shè)要求的衍射級(jí)次分布模式。

可選地，每層所述達(dá)曼子光柵均包括若干級(jí)衍射級(jí)次，其中，在垂直于基線方向上，至少一層所述達(dá)曼子光柵的相鄰衍射級(jí)次間具有預(yù)設(shè)的錯(cuò)位量。